Parte I
La utópica sustitución de los combustibles fósiles
Cuando se parte de premisas falsas…
Durante las últimas dos décadas hemos asistido a la instrumentalización (progresivamente más intensa, social y políticamente hablando) del calentamiento global y del cambio climático asociado al mismo. Y, una vez más, como geólogos, debemos señalar que efectivamente existe un calentamiento global en nuestro planeta, que se inició hace unos 20.000 años, al final de la última glaciación, y que representa el octavo calentamiento ocurrido durante los últimos 800.000 años. Debe precisarse, en este caso, que la temperatura global máxima de este ciclo natural aún no ha llegado al nivel de ciclos anteriores y que, además, los factores naturales que desencadenaron el fenómeno están principalmente controlados por el incremento o disminución de la radiación solar incidente sobre la Tierra, así como por los cambios en los ciclos astronómicos.
Sin embargo, desde numerosas instancias, en estos años, se han señalado como único responsable del calentamiento global a las actividades económicas humanas, sobre todo por la emisión de gases de efecto invernadero (G.E.I.) y muy especialmente el CO2. Estas atribuciones han llevado, como corolario, a considerar la necesidad de eliminar los combustibles fósiles, abrumadoramente mayoritarios en el mix energético mundial, considerándolos como sucios y a sustituirlos por otras energías, supuestamente limpias y renovables para alcanzar un mundo libre de emisiones de CO2 y otros gases G.E.I.
Con demasiada frecuencia se olvida que los combustibles fósiles etiquetados sucios no sirven sólo para generar energía eléctrica, sino que, además de ser una fuente de calor para numerosas actividades industriales y para el transporte mediante motores térmicos, también sirven para obtener muchos materiales y productos que utilizamos todos los días en nuestra vida cotidiana desde los plásticos (nuestro mundo moderno está basado en los plásticos: textiles y ropa, medicamentos, envases alimentarios, jeringuillas y atención médica, cosmética, coches, etc.) y muchos otros productos de gran importancia petroquímica que sirven para fabricar fertilizantes, insecticidas, aceites minerales para los engranajes de nuestros motores, etc., incluyendo también las palas de los molinos eólicos y los cables por los que se canaliza la electricidad que éstos producen. De hecho, utilizar combustibles fósiles sólo para quemar puede considerarse un despilfarro desde el punto de vista petroquímico.
Así se han diseñado, en los últimos años, políticas que se han dado en llamar de Transición Energética o Transición Ecológica que prometen alcanzar, en 2050, la neutralidad en la emisión de CO2 y otros gases G.E.I. Se nos dice que, para esa fecha, se eliminarán los combustibles fósiles (gas, petróleo y carbón, que hoy mueven la economía mundial), sustituyéndolos por energías renovables (eólica, solar fototérmica, solar fotovoltaica, mareomotriz, hidrógeno, etc.), para vivir en un mundo donde la economía mundial estará completamente electrificada.
El objeto de los dos artículos que les entregamos, siendo éste la primera parte de ambos, es desmentir la factibilidad de ese mundo feliz que, con tanta pasión, nos venden las organizaciones ecologistas, los gobiernos políticamente implicados y otras corrientes de opinión que sostienen esas tesis. Pero la realidad es muy tozuda y, a pesar de los grandes esfuerzos técnicos y económicos que se están haciendo para desplegar energías eólicas y solares, lo conseguido hasta ahora no representa más que una gota en el océano energético de un objetivo final imposible de alcanzar.
¿Qué es la energía?
Para comprender esa imposibilidad, es imprescindible empezar desde el principio, comprendiendo adecuadamente qué es la energía y para qué la utilizamos los Seres Humanos. De acuerdo con la clásica definición de Aristóteles, la energía es la capacidad que tienen todas las cosas de realizar un trabajo.
Así, cuando un motor, el de un coche por ejemplo, quema un combustible (hidrocarburo), las moléculas de éste se rompen y se reagrupan con el oxígeno del aire para generar CO2 y agua, junto con abundante calor (se dice que la reacción es exotérmica). La explosión en el interior de los cilindros, provoca un movimiento vertical arriba y debajo de los pistones que, mediante el mecanismo correspondiente (inventado por la creatividad humana), se transforma en el movimiento de rotación de las ruedas que impulsa el vehículo. Es decir, que el combustible ha consumido energía química para realizar su trabajo, produciendo la energía mecánica que conduce al movimiento del coche. Ya saben: la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. En el ejemplo, la energía química de los enlaces entre átomos del combustible y el comburente (oxígeno del aire) se transforma en energía mecánica y calor.
En otras ocasiones (en realidad, en la mayoría de los casos), lo que nos interesa de la combustión de los hidrocarburos es, precisamente, el calor que se genera, que nos permite calentar agua para nuestras actividades económicas, para evitar el frío en nuestras viviendas, para ducharnos o para cocinar nuestra comida. En otras ocasiones, el agua calentada llega a convertirse en vapor a alta presión que, en las centrales térmicas de carbón o en las de ciclo combinado de gas, permite impulsar las palas de las turbinas de los generadores de energía eléctrica. Otros procesos, como la siderurgia, la fabricación de cemento, de cerámica o de ladrillos (por poner algunos ejemplos), necesitan ese calor para conseguir hierro y otros metales, hormigón o azulejos, entre otras muchas aplicaciones. Nuestras casas, nuestras carreteras, nuestras vías férreas, etc., están construidas gracias al calor generado por la quema de combustibles fósiles. Incluso la producción de algunos medicamentos requiere la presencia de gas calentando el agua para cultivar las bacterias que generan los antibióticos.
En el caso de las centrales nucleares, el calor que produce vapor de agua a alta presión proviene de la fisión de los núcleos de uranio que, al ser alcanzados por un neutrón libre, producen bario (13956Ba), Kriptón (9536Kr) y numerosos neutrones libres junto con una gran cantidad de energía que se transforma en calor. A su vez, los neutrones libres inciden en otros átomos de uranio, generando una reacción autosostenida. El tema del uranio y las centrales eléctricas nucleares debería ser objeto de otro artículo en el futuro.
Todo el sector de transportes, empezando por los coches (unos 1.400 millones en todo el mundo), los navíos de gran tonelaje (unos 500.000 grandes barcos, incluyendo petroleros, graneleros, portacontenedores, grandes pesqueros, trasatlánticos, portaaviones y otros grandes buques de guerra que circulan permanentemente por nuestros océanos), los aviones civiles y militares (unos 80.000 vuelos civiles se realizan diariamente en el mundo), se mueven con combustibles líquidos y gaseosos obtenidos del petróleo. Son las gasolinas, gasóleos, querosenos y el gas natural los que permiten el movimiento de todos estos medios de transporte, constituyendo un conjunto de productos básicos, de primera necesidad, que alimentan nuestras fábricas, nuestras despensas y nuestra economía.
Para comprender mejor hasta dónde llega el nivel de dependencia de la energía derivada de los combustibles fósiles, conviene distinguir entre dos conceptos de importancia que, en las informaciones periodísticas sobre la transición energética, suelen confundirse: la energía primaria y la secundaria.
Son energías primarias todas aquellas que se extraen directamente del subsuelo y, tras diferentes transformaciones, permiten la obtención de productos energéticos aprovechables. Este es el caso del cracking del petróleo, un proceso que se realiza en las refinerías y que permite obtener, del petróleo crudo original, destilados como gasolinas, gasóleos y keroseno. Lo mismo puede decirse del proceso de enriquecimiento de los minerales de uranio para poder ser utilizado en las centrales nucleares.
Por otra parte, son energías secundarias aquellas que se consiguen a partir de la utilización de energías primarias. Tal es el caso de la electricidad, que es una energía secundaria que, en una gran proporción, se obtiene a partir del gas natural (ciclos combinados), del petróleo o del fueloil (centrales térmicas hoy prácticamente en desuso), del carbón (centrales térmicas convencionales) o de los minerales de uranio (centrales nucleares). Esta diferenciación entre energías primarias y secundarias no suele realizarse en los medios de comunicación, que suelen cometer el error de asimilar energía con electricidad. Esta confusión, muy común, distorsiona todos los conceptos a considerar en la transición energética, al confundir una pequeña parte con un todo que es enorme.
Esta diferenciación entre energías primarias y secundarias no suele realizarse en los medios de comunicación, que suelen cometer el error de asimilar energía con electricidad. Esta confusión, muy común, distorsiona todos los conceptos a considerar en la transición energética, al confundir una pequeña parte con un todo que es enorme.
¿Cuánta energía consume la Humanidad?
Para responder a esta pregunta, se utilizarán, a continuación, gráficas y estadísticas obtenidos de fuentes oficiales, accesibles vía Internet. Son muchos los organismos que realizan estadísticas sobre energía a nivel global. Así, por citar algunos, podemos hablar de los datos publicados por la Agencia Internacional de la Energía (I.E.A. en su denominación inglesa), por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, por el Banco Mundial, y también por British Petroleum, que aun siendo una compañía petrolífera, realiza estadísticas muy detalladas y precisas sobre el mundo de la Energía. También, se recomienda la visita a las páginas web Our World in Data y El Orden Mundial que presentan datos, mapas y gráficos sobre numerosas disciplinas de interés. Debe constatarse que la información que puede obtenerse en estas fuentes difiere muy poco de unas a otras ya que, en la práctica, todas son coincidentes en los grandes números.
Así pues, respondiendo a la pregunta anterior, si observamos la parte izquierda de la Figura 1, extraída del BP Statistical Review of World Energy 2020 y dónde los diferentes colores representan distintos tipos de energía, en 2019 la Humanidad consumió un total de 590 Exajulios (1EJ= 1018 julios). Si tenemos en cuenta que cada Exajulio (EJ) equivale a unos 24 Mteqp (millones de toneladas equivalentes de petróleo), los 590 EJ del gráfico se corresponden con unos 13.800 Mteq. Es decir, en parámetros más asequibles y cotidianos, unos 102.000 millones de barriles de petróleo. Una cantidad enorme, casi inimaginable, de energía consumida en un sólo año. Debe aclararse que se usan como referencia datos de 2019, puesto que es el último año con valores representativos, ya que los años 2020 y 2021 están afectados por los estragos económicos generados por la pandemia de coronavirus, que influyeron de forma significativa en la producción y consumo de energía.
De acuerdo con los datos de la Figura 1, en 2019 se consumieron 4.680 Mteqp de petróleo, 3.120 Mteqp de gas natural y 4.320 Mteqp de carbón. El resto, unas 2.000 Mteqp, corresponden a la energía eléctrica generada por fuentes diferentes a los combustibles fósiles. Es decir, que las fuentes alternativas de producción de energía eléctrica representan sólo un 16,5 % del total de energía consumida en el mundo.
Las fuentes alternativas de producción de energía eléctrica representan sólo un 16,5 % del total de energía consumida en el mundo
Además, las informaciones de esta Figura permiten obtener otras interesantes conclusiones. Así, desde 1994, el consumo mundial de energía ha aumentado, de forma sostenida, en un 70% (unos 235 Mteqp más por año). También puede observarse que ha aumentado el consumo de todos los tipos de energía y que, a la fecha, el 83,5 % de la energía consumida proviene de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón). Las pendientes de las gráficas son ascendentes en todos los tipos de energía y, aunque queda fuera del intervalo temporal representado en la figura, es un hecho comprobado que, al menos desde la década de los años 70 del siglo pasado, nunca se ha dado un decrecimiento en el consumo de energía primaria en el mundo.
El gráfico de la izquierda en la Figura 1, indica también que las fuentes alternativas a los combustibles fósiles para la generación de energía secundaria (electricidad) son minoritarias. Así, la energía hidroeléctrica representó un 6,5 % del total de energía primaria consumida, la energía nuclear representó un 4,5%, y las energías renovables (eólica y solar) representan tan sólo un 5,5 % del total de la energía utilizada por la Humanidad en 2019. Pues bien, sobre ese escuálido porcentaje es sobre el que inciden las políticas bien intencionadas de muchos gobiernos, ignorando la realidad energética mundial recogida en este gráfico.
Se observa también (parte derecha de la Figura 1) como han ido evolucionando las cuotas de cada tipo de energía en el consumo mundial a lo largo de los últimos 30 años. Si bien la cuota del petróleo se ha reducido un 8%, esta reducción se ha debido fundamentalmente al incremento en el uso del gas natural como combustible alternativo, que ha aumentado un 6% de participación en el mix durante el período mencionado. El carbón, con altibajos, mantiene una cuota de utilización alrededor del 28% y las energías nuclear e hidroeléctrica permanecen constantes alrededor del 6,5 %, aunque durante los últimos años, como consecuencia de políticas basadas más en cuestiones ideológicas que técnicas, y equivocadas desde el punto de vista energético (como se ha demostrado por el reciente cambio adoptado por la Unión Europea), el porcentaje de la nuclear ha disminuido ligeramente. Por último, las energías renovables (eólica y solar), han alcanzado sólo un porcentaje del 5% desde el inicio de su desarrollo e implantación a principios del siglo XXI. Dos décadas después, tras elevadas y costosas inversiones, no deja de ser decepcionante que se haya llegado a un porcentaje de participación tan bajo, que hace imposible pensar en una sustitución de los combustibles fósiles en los plazos previstos (año 2050).
Dos décadas después, tras elevadas y costosas inversiones, no deja de ser decepcionante que se haya llegado a un porcentaje de participación tan bajo, que hace imposible pensar en una sustitución de los combustibles fósiles en los plazos previstos (año 2050)
¿Qué representa la energía eléctrica en el consumo de energía primaria total?…
Para contestar a esta pregunta analizaremos el caso de la Unión Europea, que nos resulta más cercano. En la Figura 2 se recoge del consumo total de energía en 2021, desglosado por sectores económicos. La industria que trabaja con los tres tipos de combustibles fósiles (gas, petróleo y carbón) representa el 35% del consumo total de energía en Europa, mientras que el transporte que consume hidrocarburos líquidos (gasolinas, gasóleos y kerosenos) representa el 27%. Las calefacciones comerciales y residenciales consumen gas natural y gasóleos y representan el 19 % del consumo total. Así pues, los procesos económicos e industriales basados muy mayoritariamente en los combustibles fósiles representan el 81 % del consumo total de energía en la economía europea. Por otro lado, existen procesos industriales electro-intensivos (como la producción, por ejemplo, de aluminio y cinc), una parte del transporte (redes ferroviarias), alumbrados, algunas calefacciones y otros muchos procesos económicos cuya base es el consumo de electricidad que, como se ha mencionado anteriormente, es una energía secundaria producida a partir de energías primarias. En su conjunto representan el 19% del consumo total de energía.
En la Figura 2 se observa que, del consumo total de energía en 2021 para todos los sectores económicos, tan sólo el 19 % corresponde a aquellos procesos industriales movidos por la energía eléctrica, mientras que las calefacciones, el transporte y la industria representan el 81% del consumo que se realiza, en su inmensa mayoría, utilizando combustibles fósiles.
En la Figura 3 se ha desglosado, con datos de la Agencia Internacional de la Energía, la producción eléctrica de acuerdo con los tipos de energía que se utilizaron para su generación en las diferentes instalaciones. Se observa como en la producción de electricidad intervienen el gas natural (3,8%) y el carbón (3,4 %), junto con la energía nuclear y la hidráulica. Las energías renovables que tanto apoyo reciben por parte de muchos gobiernos representaron en 2021 y en Europa solamente el 3,8 % de la energía total consumida. Así pues, en 2021 y de acuerdo con ambas figuras, de la energía total consumida en Europa, un 87,2 % procedió de los combustibles fósiles.
Los objetivos políticos de los gobiernos europeos parecen aspirar a eliminar ese 7,2 % de combustibles fósiles en la producción de energía eléctrica que se observa en la figura 3, lo que podría ser un objetivo loable, pero que, atendiendo a los porcentajes mencionados, no modifica significativamente nuestra dependencia actual y futura de los combustibles fósiles en lo que se refiere a las necesidades totales de energía.
Por ello, deberían situarse en su adecuado contexto las constantes apelaciones que se emiten para caminar hacia la descarbonización de la economía (electrificándola), el incremento de la movilidad eléctrica (transporte ferroviario y coches eléctricos), la producción de hidrogeno verde (utilizando para su producción grandes cantidades de energía eléctrica), etc. Todas esas ideas implicarían un incremento de la potencia instalada en los sistemas eléctricos europeos que, para llevarse a la práctica y en cuestión de 10 ó 15 años, deberían multiplicar su potencia por cuatro o por cinco. Las instalaciones eólicas y solares que serían necesarias para la consecución de estos objetivos, los hacen claramente inviables por lo que, inevitablemente, debería recurrirse al gas, al petróleo y al carbón para obtener esa electricidad extra. Y también, sería necesario un fuerte incremento del suministro proveniente de las centrales nucleares, ya que la energía hidroeléctrica, en Europa, está ya muy limitada y tiene un tope máximo muy cercano de alcanzar puesto que nuestros ríos están altamente regulados.
¿Qué puede esperarse en el futuro? Predicciones a 2050
El famoso físico danés y premio Nobel Niels Bohr (1885-1962) dijo irónicamente que predecir es muy difícil especialmente si se trata del futuro. Sin duda, tenía razón, aunque sin embargo, se puede intuir por donde van a discurrir las cosas en el segundo cuarto del siglo XXI desde el punto de vista energético, siempre y cuando la historia de la Humanidad progrese sin sobresaltos de gran envergadura (bélicos o de otra índole) y suponiendo que no se descubra una nueva tecnología, actualmente desconocida, que constituya una gran fuente de energía. Lo primero es un deseo que hoy día está mediatizado por el conflicto bélico en Ucrania que, aun tratándose de una guerra convencional en un contexto geográfico regional, en realidad constituye un desequilibrio global muy importante precisamente desde el punto de vista energético. En cuanto a la posibilidad de disponer de una nueva fuente segura e inagotable de energía, se llevan 40 ó 50 años trabajando en la investigación de la fusión nuclear y aún está en fase de desarrollo. No es previsible disponer de esta tecnología en los próximos 30 o 40 años, independientemente de sus costes económicos.
Así pues con los medios y las tecnologías actuales, para intuir el futuro, es indispensable realizar ciertas reflexiones sobre algunos hechos de gran importancia para el consumo de energía primaria en el mundo. Del enorme consumo mundial de energía (recordemos, 13.800 Mteqp en 2019), la mayor parte lo realizan los países desarrollados y del primer mundo. En efecto, el desarrollo económico, los grandes volúmenes de P.I.B. de esas naciones y el incremento en la esperanza de vida de sus habitantes, implican un gran consumo de energía para mantener a sociedades que, además, la derrochan sin el menor escrúpulo. La relación entre esperanza de vida, el Producto Interior Bruto y el consumo de energía se recoge en la Figura 4, donde se observa como la esperanza de vida de las personas (y su consumo de energía) tiene una relación directa con el Producto Interior Bruto de las naciones, como se aprecia claramente en la gráfica de la derecha.
El mundo desarrollado está formado por América del Norte (Estados Unidos y Canadá), Europa Occidental (Unión Europea más Reino Unido, Noruega, Suiza, etc.), Japón, Corea del Sur, Australia y Sudáfrica. En este conjunto de naciones habitan unos 1.100 millones de personas, que se encargan de consumir una buena parte de la energía global antes citada (unos 9.000 Mteqp/año), a un ritmo aproximado de 8 teqp por persona y año. Además, existen países con una gran población como China (1.400 Millones) y la India (1.200 Millones) que han iniciado, desde hace un par de décadas, un camino acelerado hacia el desarrollo económico y social al que, lógicamente, tienen todo el derecho. Esa evolución se traducirá en el próximo cuarto de siglo (2025-2050) en un incremento muy notable del consumo de energía, que puede estimarse entre los 3.000 y los 5.000 Mteqp adicionales, lo que llevaría el consumo global total del rango de 16.000 – 18.000 Mteqp. Es decir, una cantidad de energía fabulosa que será imposible de aportar tan sólo con fuentes alternativas a los combustibles fósiles.
A modo de ejemplo, imaginemos por un momento que el enorme parque móvil actual, mayoritariamente equipado con motores impulsados por hidrocarburos, son sustituidos por vehículos eléctricos. ¿De dónde podría obtenerse la astronómica capacidad de electricidad necesaria para su abastecimiento? Esta situación podría ser totalmente insoluble, especialmente en los días de tráfico intenso como las operaciones salida o retorno, donde millones de vehículos necesitarían el aporte simultáneo de energía eléctrica.
Además, las consideraciones anteriores acerca del P.I.B. y la calidad de vida están hechas sin tener en cuenta otro de los factores esenciales para intuir lo que se nos viene encima desde el punto de vista energético a lo largo de los próximos 25 años: se estima que en 2050, la población mundial pasará de los actuales 7.000 millones a 9.000 millones de personas. Ese incremento de la población mundial implicará, proporcionalmente, un aumento adicional en el consumo de energía, que llevaría las necesidades de la Humanidad hasta el entorno de los 20.000 Mteqp por año. Es decir, aproximadamente unos 150.000 millones de barriles de petróleo por año.
¿Qué sentido tiene plantear objetivos inalcanzables?
Los datos anteriores atestiguan sin ningún género de dudas que la Humanidad continuará sin remedio dependiendo de los combustibles fósiles, por muy denostados que estén por las asociaciones ecologistas, los gobiernos con objetivos medio ambientales no bien calibrados y, en general, por una opinión pública crédula respecto de una descarbonización general de la economía, que no tiene en cuenta ni sus implicaciones ni su falta de factibilidad.
El consumo de energía de la Humanidad es tan intenso y formidable que, en términos prácticos, no cabe una discusión acerca de qué tipo de energía es mejor o peor, más recomendable o menos, más limpia o más sucia, más o menos renovable. Porque en realidad, cualquier fuente de energía que se pueda poner en el mercado global, sea primaria o secundaria, producida a partir de recursos geológicos o mineros, del viento, del sol, las mareas, etc., va a ser necesaria y todas son complementarias, la Humanidad no puede prescindir de ninguna de ellas. En la práctica, los acontecimientos vividos en Europa durante los últimos meses, ha hecho evidente esa realidad: la Unión Europea ha etiquetado el gas y la energía nuclear como verde. Alemania se plantea la reapertura de sus centrales térmicas quemando carbón. El Reino Unido autorizará la fracturación hidráulica (fracking) para la explotación de gas. China ha anunciado que construirá una central térmica de carbón cada mes de aquí a 2030. ¿Hacen falta más evidencias?
El poeta italiano Dante Alighieri, en el siglo XIII, nos relató en La Divina Comedia que, a la entrada del infierno, sobre el dintel de la puerta, existe una inscripción que dice: ¡Oh!, vosotros los que entráis, abandonad toda esperanza. Eso mismo puede decirse acerca de la eliminación del mix energético mundial de los combustibles fósiles.
Pero no queremos terminar este artículo, sin añadir un razonamiento más. Los argumentos expuestos se basan en datos cuantitativos sobre necesidades energéticas y fuentes disponibles. Si a la imposibilidad práctica de alcanzar la descarbonización en los plazos previstos, se añade la inutilidad de la medida (cabe recordar que hay informaciones significativas indicando que las emisiones antrópicas de CO2 no son ni el desencadenante ni el responsable principal del calentamiento global, véase El CO2 y el efecto invernadero: presuntos culpables del cambio climático, publicado también en Entrevisttas.com), la política de descarbonización aún parece más ilógica y más temeraria. ¿Qué sentido tiene apostar, poniendo todos los huevos en la misma cesta, por una política inalcanzable y además inútil? Como no sea hacer un pan con unas tortas…
Las energías del siglo XXI (primera parte)
por José Antonio Sáenz de Santa María Benedet
y Enrique Ortega Gironés
www.Entrevisttas.com 